冲击电晕特性的计算模型

给出了冲击电晕特性的计算模型．该模型以电晕电极周围的电场强度、空间电荷密度与极间电压之间的宏观联系为基础，将电晕发展过程从时间和空间上加以离散化。模型的待定参数由若干实测数据拟合，通过模型计算能自动生成双指数雷电波和衰减振荡波等快速冲击波形下的电晕电压－电荷特性，且计算结果与试验结果能较好地吻合。     

交直流特高压线路无线电干扰和可听噪声产生机理及本征特性研究2013年度报告

交、直流特高压输电线路导线电晕放电会产生较强的无线电干扰和可听噪声问题,这已成为交直流输电线路设计和运行中的决定因素之一。基于电磁场理论、气体放电理论、电声学理论,该研究电晕放电产生无线电干扰和可听噪声的机理,进而建立交、直流特高压输电线路电晕放电与无线电干扰和可听噪声的关联特性,最终获得交、直流特高压线路无线电干扰和可听噪声的特性及计算方法。目前已经取得了部分研究成果,初步完成了2013年度预期目标,主要成果包括:(1)基于单点放电、尖板放电、脉冲放电、导线放电等实验模型,初步获得了电晕电流的时域和频域统计特性,开展了电晕电流的传播模型研究,提出了电晕放电初始电流波形的确定方法和无线电干扰的时域建模方法;(2)基于电晕放电可听噪声的近距离测试方法及时域测试技术,获得了单点电晕放电产生的可听噪声的时域波形,分析了声场的传播特性,初步获得了单点放电可听噪声时域波形与电晕放电初始电流时间波形的关联特征;(3)基于电晕放电模型,提出了电晕放电空间电荷运动的数值模拟方法,建立了电晕电流微观分析模型;(4)基于直流特高压电晕笼的大量试验,获得了正、负极性直流导线的可听噪声频谱规律,提出了采用8 k Hz分量法预测可听噪声A声级的方法;(5)研究了特高压直流长试验线路与短试验线段无线电干扰和可听噪声的转换关系,提出了利用短试验线段测量数据估计输电线路无线电干扰和可听噪声的方法;(6)对交流特高压试验示范工程输电线路的无线电干扰进行了长期监测,获得了冬季和夏季无线电干扰的统计特性,通过统计分析,初步获得了特高压交流线路无线电干扰、可听噪声的经验公式。2013年度的研究成果,对后续可听噪声产生机理的研究及可听噪声的预测方法的研究奠定了较好的实验基础,为后续无线电干扰特性及产生机理研究奠定了理论和实验基础。     

高压开关柜尖端放电的电场计算与分析

针对高压开关柜的尖端放电,首先,提出仿真分析局部放电问题时阈值判据的计算方法,并推导出电晕层厚度的计算公式;然后,考虑到湿度是影响高压开关柜局部放电的重要因素,通过实验数据拟合,得到电晕起始电压随相对湿度的变化公式;最后,采用有限元分析软件进行尖端放电的电场计算与分析,并通过尖端放电实验测试电晕起始电压.仿真实验结果表明:高压开关柜尖端放电的电场计算方法是正确的,且简便实用,有助于高压开关柜进行结构优化设计.     

基于电晕损耗计算的特高压交流同塔双回输电线路损耗特性

在对特高压交流同塔双回输电线路损耗特性进行研究时,需计算输电线路损耗值,传统方法需通过实测方式获取输电线路损耗值,而受到压等级和导线方式的影响,当前还没有有效的实测方法,实现困难。为此,提出一种新的基于电晕损耗计算的特高压交流同塔双回输电线路损耗特性研究方法,对某地区双回1 000 kV和双回500 kV特高压交流同塔双回输电线路进行研究。采用π型等效电路对输电线路进行描述,依据电路分析结果对输电线路电阻损耗进行计算。依据不同天气下电晕损耗计算原则,在采集大量实验数据的基础上,提出一定范围内输电线路单位长度电晕损耗计算公式。研究不同天气环境、输送量、输送距离、负载率对输电线路损耗的影响,得出以下结论:4分裂导线单位长度电晕损耗低于8分裂导线;下雨情况下电晕损耗显著高于干燥情况下的电晕损耗;输电线路损耗率随输送量无显著变化,随输送距离的增加而增加,随负载的增加而增加,1 000 kV输电线路损耗率随复杂率的涨幅比500 kV输电线路低,优势高。     

特高压交流同塔双回输电线路损耗特性研究

在对特高压交流同塔双回输电线路损耗特性进行研究时,需计算输电线路损耗值,传统方法需通过实测方式获取输电线路损耗值,而受到压等级和导线方式的影响,当前还没有有效的实测方法,实现困难。为此,提出一种新的特高压交流同塔双回输电线路损耗特性研究方法。对某地区双回1000kv和双回500kv特高压交流同塔双回输电线路进行研究。采用π型等效电路对输电线路进行描述,依据电路分析结果对输电线路电阻损耗进行计算。依据不同天气下电晕损耗计算原则,在采集大量实验数据的基础上,提出一定范围内输电线路单位长度电晕损耗计算公式。研究不同天气环境、输送量、输送距离、负载率对输电线路损耗的影响。得出以下结论：4分裂导线单位长度电晕损耗低于8分裂导线;下雨情况下电晕损耗显著高于干燥情况下的电晕损耗;输电线路损耗率随输送量无显著变化,随输送距离的增加而增加,随负载的增加而增加,1000kv输电线路损耗率随复杂率的涨幅比500kv输电线路低,优势高。     

特高压直流双极分裂输电线路电晕损耗的计算

为了准确计算特高压直流双极分裂输电线的电晕损耗,针对分裂子导线之间相互影响,子导线表面电场分布不均导致起晕电压的不同以及子导线位置不同引起的电晕损耗的差异,从电晕机理出发,根据气体自持放电条件判断起晕电压,提出了一种计算特高压直流双极分裂输电线的电晕损耗的较准确方法.利用本方法计算士800 kV合成电场,验证其有效性.研究表明,子导线表面在其所分布的圆的外侧电晕损耗最严重,内侧较轻甚至不起晕;每一极的损耗主要集中在线路内侧的三个子导线上.最后分析了线路参数对电晕损耗的影响,结果表明,子导线半径和极间距是影响电晕损耗的主要因素,工程设计时应该优先考虑.     

电晕电流时间序列时域特性的分析及预测

特高压输电线路中的局部放电会产生电晕电流,引起电能损耗、可听噪声、电磁干扰等问题,过强的电磁辐射会危及生态健康,通过对电晕电流进行有效地监测能保障输电线路安全、经济地运行。针对此问题,对电晕电流信号建立自回归积分滑动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型,并进行滚动预测,预测误差度量指标和电晕电流时域统计指标均符合要求。该方法具有一定的适用性,可用于不同输电等级下电晕电流信号的拟合及预测。     

高压电网电晕放电实时监测系统

高压电网中的电晕放电会加剧电能损耗,同时对于电网运行安全以及居民正常生活有重大威胁。分析电晕放电原理以及带来的各种现象,对比现有各种电晕放电检测手段并阐述各自不足,提出了基于日盲紫外传感器的电网电晕放电实时监测系统方案,并给出具体结构,通过对比测试实验证明其有效性,分析实际挂网实验数据,得出天气情况尤其是相对湿度对电晕放电强度具有正向影响的结论,最后分析系统的意义以及广阔的应用前景。     

高压送电线路电晕损失的分析

电晕损失特别是年平均电晕损失和最大的电晕损失,对于线路设计的经济指标有着重要的意义,现将某试验段220kV导线的表面电场强度和电晕损失计算分析如下。     

一种新技术在变电站高压设备放电检测中的应用

介绍了高压电气设备电晕放电及一种新型检测技术——紫外成像检测技术的基本原理。对导线、常用金具、悬式绝缘子、瓷柱及瓷套管等4种常见高压电气设备的表面电晕放电进行了检测,并且对形成该处放电的原因逐个做了分析和总结。通过这次检测应用,得出了一些常见的电晕放电类型,并针对以后的检测工作提出了几点建议。     

高压交流输电线路电晕可听噪声机理及理论模型

为预估高压交流输电导线产生的电晕可听噪声,研究了电晕可听噪声的产生机理及其理论预估模型.高压交流输电线电晕产生正负离子,基于Drude模型研究了正负离子的运动规律,进而阐明了电晕可听噪声的产生机理.在此基础上,进一步运用Kirchhoff公式得出电晕可听噪声的理论预估模型,并针对特定导线布置形式计算了典型的二倍工频分量的声压及声场分布.数值计算结果表明,可听噪声中的二倍工频分量衰减缓慢,且在导线附近区域存在显著的干涉现象,计算的结果会随着离子浓度的变化而变化,但声压级分布曲线的形状不会变化.该模型适合于电晕可听噪声的计算,有助于指导输电线设计.     

用于电晕放电远距离探测的螺旋天线的研究

为了降低输入噪声水平,实现在自然环境下对高压、特高压输电线上电晕放电的远距离探测。在实验室环境下搭建电晕放电实验平台,观察得到电晕放电信号具有频率分布广、信号幅度小、随机性强等特点。在自然环境下某放电强烈的超高压输电线附近的噪声和电晕信号进行了测试,确定信噪比最大的测试频段为200MHz—300MHz。以此为基础,仿真设计了中心频率为250MHz的高增益螺旋天线。根据仿真参数实际制作的螺旋天线,与仿真相符,并成功探测到实验场环境下约140米左右的电晕放电信号。此天线的设计与研制为进一步研究高压、特高压输电线远距离电晕放电探测技术奠定了基础。文中涉及到的电晕放电信号特征及探测方法对相关领域研究人员,具有重要的参考价值。     

直流电晕放电特性分析

电晕放电产生的空间电荷在电场中的运动形成电晕电流。电晕电流产生的线路损耗会增加输电成本,对线路通道的电磁环境造成干扰。建立自洽的等离子体模型和简化的电晕放电模型,放电通过施加到内部电极的高压直流电源在同轴配置的两个电极内持续进行。从微观角度分析大气压下干空气中的正负电晕放电的物理过程,重点研究负极带电粒子的产生和输送,以及如何转化为放电的电流-电压特性。结果表明：电晕放电主要在电离区和传输区进行,正负电晕放电特征各不相同,两种模型下获得的电势和空间电荷密度计算结果具有很好的一致性。在负电晕放电中,电子是能量传递的主要载体,电荷分离不会使外加电势的分布发生形变。     

四种芒刺极线负高压电晕放电实验

为了更深入了解芒刺极线进而提高静电除尘器的除尘效率,对现在常用的四种芒刺极线的伏安特性进行了实验研究。通过观测四种芒刺极线在线板型负高压下电晕放电的状态,分别对四种芒刺极线在不同线板间距下和相同线板间距下的伏安特性进行纵向和横向的对比。研究并分析了影响其伏安特性的各种因素。结果表明:这四种芒刺极线的伏安特性曲线具有很强的相似性,而在同一线板间距和相同的电压下,四刺芒刺极线产生的电晕电流大于其他三种芒刺极线产生的电晕电流;证明了芒刺极线能够很好的产生电晕电流,并且与其芒刺的长度、数量及尖端的半径有关系。研究结果对静电除尘器的实际工程应用具有一定的指导意义。     

直流离子流场的数值计算

本文介绍了一种高精度的计算直流离子流场的新方法,适用于高压直流输电线路的电场分析,也可用于其他有关电晕放电的研究.它没有使用传统的Deutsch假设,考虑了风对空间电荷的影响,并可计及离子的扩散作用.文中将复杂的离子流场的求解分为正向和逆向两个定解问题相互迭代计算.对于正向问题,除采用有限元法外,还采用了模拟电荷法计算;对逆向问题,提出了基于有限元剖分的加权余数法的处理方法.计算结果与理论值、实验室测量值及现场实测值相比,令人满意.     

三维电晕放电模型的开发与应用

电晕放电是研究地闪过程和雷电预警的关键,而以往的模型多为二维模型或一维模型,且多以单个建筑物电晕放电为研究对象,因此建筑物(群)电晕放电的研究受到越来越多的关注,三维电晕放电模型的开发具有重要的意义。本文开发了考虑风场与忽略风场两种不同情况下的三维电晕放电模型,并通过应用于单针系统、双针系统以及九针系统,以证明本文模型的可靠性与准确性。相比于以往的二维或一维模型,三维模型使用起来更灵活,更能全面的获取空间参数和近地面空间的具体数据,且变网格划分的方法不仅可以实现对大模拟域中细小尖端的精细化模拟,还能扩大模拟域范围。     

交通流噪声分析的流体力学特征线算法

把车流模拟为流动的线噪声源,利用流体动力学理论建立交通流模型,提出的特征线算法解决了差分数值格式对初始条件和畅流速度等的制约,以及信号灯控制下的流场分布和噪声预报问题,计算结果与有关实测数据的对比表明本文方法是准确可靠的。     

高压电机电晕放电及其处理方法

通过分析电晕放电的原因、危害和传统防电晕措施,结合实际在冶金电气中大量使用的高压电机电晕放电实例,证明使用传统的防电晕措施效果不是很好,因此我们通过在实践中的不断摸索,采用了行之有效的新的处理措施,并在实际应用中进行了多年的检验,效果良好。     

磁光盘片载噪比特性的自动测试方法

分析了实现磁光盘载噪比CNR指标自动化测试的障碍和谱信号的特性,针对CNR测试中存在的特殊性,即测试精度依赖于对载波频率处的信号谱幅值和噪声谱幅值的测量误差,而与两者出现的时间无关．提出单轴等时间测试方法,最大限度地利用8098微控制器的内部资源,在保证测试精度足够的基础上实现了数据采集电路结构最简．